1工程概況
西安大明宮國家遺址公園(簡稱大明宮遺址公園)是一項國家重大文化項目,公園南北約2.4km,東西約1.5km。公園內(nèi)部廣場及一、二級園路均采用露骨料透水混凝土。其中,公園廣場地面石子顏色為純黃色,二級園路地面石子顏色為黃灰3∶1,一級園路兩側(cè)地面石子顏色為黃灰1∶3,中間地面石子顏色為純灰色,如圖1所示。
西安世界園藝博覽會(簡稱世園會)露骨料透水混凝土鋪裝范圍是長安花谷內(nèi)廣場及A,B,C,D區(qū)山坡道路。鋪裝景觀如圖2所示。
2路面結(jié)構(gòu)設計要求與施工特點
2.1路面結(jié)構(gòu)
由于公園內(nèi)部地基大部分為濕陷性黃土,如采用“直滲型”路面,遇雨后會造成路基沉陷,因此采用“導向滲透型”路面結(jié)構(gòu),先鋪設普通混凝土路面作為基層,基層之上再鋪設透水混凝土層,透水層由結(jié)構(gòu)層和面層組成(見圖3),雨水從基層兩側(cè)的綠化帶滲入土壤。
大明宮遺址公園工程中結(jié)構(gòu)層碎石粒徑為10~20cm,面層石子粒徑為5~10cm。二級園路為6cm結(jié)構(gòu)層+4cm面層,一級園路為8cm結(jié)構(gòu)層+4cm面層。道路設計剖面如圖4所示。世園會工程中結(jié)構(gòu)層碎石粒徑為8~10cm,面層石子粒徑為3~6cm。透水層除需滿足承載力要求外,還需滿足變形性能、耐久性和表面裝飾性要求。
露骨料透水混凝土強度等級為C25;抗折強度等級≥2.2MPa;透水系數(shù)≥1mm/s;要求成型路面孔隙和石子顆粒分布均勻,大面平整度良好,黏結(jié)牢固。
2.2施工技術要點
2.2.1大明宮遺址公園工程特點
1)面層石子分黃灰兩種顏色,根據(jù)路段不同黃灰比例分別采用1∶3或3∶1,在混凝土上料時需嚴格計量,否則會出現(xiàn)相鄰路面顏色不一致的情況。
2)透水混凝土面層在普通混凝土基層上施工,兩側(cè)是綠化帶,透水混凝土與普通混凝土寬度相同,增加了支模難度。
3)工期為2010年6—9月,且8月初氣溫達37℃以上。攤鋪完畢后的混凝土受太陽直射和本身水化熱影響,白天溫度達到70℃以上,對混凝土沖洗時間影響很大,氣候條件同時也影響混凝土的攪拌與運輸。
4)本工程為國家重點文化工程,質(zhì)量要求高,工期緊,不同工種交叉作業(yè)較多,一條路施工結(jié)束后才可進行下一條路的路面施工。為全天施工,要求上午攤鋪完的路面下午施工前沖洗完畢,下午攤鋪完的路面第二天早晨施工前沖洗完畢。
5)運輸距離較遠,最遠處將近2km,混凝土在用小翻斗車運輸途中水分散失較多,對混凝土工作性的保持提出更高要求。
2.2.2世園會工程特點1)面層石子分純黃和純灰兩種,其中黃色石子與大明宮遺址公園石子產(chǎn)地相同,質(zhì)軟易碎。2)長安花谷內(nèi)廣場鋪裝面積不規(guī)則,個別地方不能使用平板振動器,增加了底料振實施工難度。3)世園會工程屬冬季施工,氣候因素對外加劑摻量、混凝土鋪裝及沖洗時間影響很大,施工過程中需采取保溫措施。
4)世園會工期為2010年11到2011年1月,夜間最低溫度達-10℃,日最低溫度為2℃,需對沖洗時間嚴格控制。
5)大明宮遺址公園和世園會兩個工程分別屬于夏季和冬季施工,對沖洗時間要求不同;即使是在同一個工程,晝夜溫差較大時,也要視施工情況對配合比作適當調(diào)整。
3混凝土配合比
3.1原材料
1)水泥P·O42.5級水泥,初凝時間131min;終凝時間216min;3d抗壓強度21.8MPa,彎拉強度4.2MPa;28d抗壓強度44.1MPa,彎拉強度6.9MPa;沸煮法檢驗安定性為合格。
2)骨料骨料檢驗指標如表1所示,顆粒級配均合格。
3)大明宮遺址公園工程采用夏季施工外加劑(粉)和聚羧酸高效減水劑(液),世園會工程采用冬季施工外加劑(粉)和聚羧酸高效減水劑(液)。
3.2混凝土配合比設計
1)設計原理透水混凝土配合比設計參照體積法進行計算,目標孔隙率計算公式如式(1)所示:
式中:mg為骨料質(zhì)量;ρc為骨料表觀密度;mc為水泥質(zhì)量;ρg為水泥表觀密度;mf為外加劑質(zhì)量;ρf為外加劑表觀密度;mw拌合水質(zhì)量;ρw為拌合水表觀密度。
2)配合比確定根據(jù)透水系數(shù)的設計要求及現(xiàn)場施工條件,目標孔隙率定為15%,坍落度定為20~50mm,經(jīng)計算和實驗室試配,最終確定透水混凝土的配合比如表2所示。
4混凝土制備與攤鋪
4.1混凝土上料與攪拌
透水混凝土結(jié)構(gòu)層采用鏟車計量,面層采用鏟車與人工小車計量,水泥以袋計量,外加劑采用容器計量。
攪拌機料斗上升之前需要啟動攪拌機,原材料進入料斗的同時按下水泵按鈕,原材料卸載完畢后添加減水劑,攪拌約30s后再次按下水泵按鈕,整個攪拌時間不得超過2.5min。
混凝土攪拌時需對攪拌時間和減水劑添加量進行嚴格控制,出料狀態(tài)與溫度及天氣狀況有關。最終出料時混凝土必須攪拌均勻,當水泥漿將骨料包裹均勻且不跑漿(石子棱角顯露出來即為跑漿)后即可出料。
4.2混凝土運輸
透水混凝土屬于干硬性混凝土,高溫天氣水分蒸發(fā)較快,不利于施工。大明宮遺址公園施工期間天氣炎熱,且運距較長,攪拌后的混凝土從攪拌站卸料到運輸至現(xiàn)場的過程中必須用濕布覆蓋,避免陽光照射,防止水分蒸發(fā)。如果混凝土不進行覆蓋,運至現(xiàn)場后表面一層會硬化發(fā)干引起施工困難;若已經(jīng)被硬化水泥所包裹的石子被鋪于面層,會影響沖洗效果;還會引起混凝土顆粒黏結(jié)松散,導致強度下降。
世園會施工期間溫度較低,攪拌后的混凝土必須覆蓋,避免在運輸過程中表層混凝土結(jié)冰。
4.3模板支設
大明宮遺址公園透水混凝土在普通混凝土路基上進行攤鋪,透水混凝土路面與普通混凝土路基寬度基本相同,道路兩側(cè)為綠化帶,所施工區(qū)段為公園園路,二級園路彎曲段較多,而一級園路直段較多,模板支設方法各有其特點。
4.3.1直路段模板支設
用槽鋼作為邊模支設直路段時,背后采用木方作背楞,在綠化種植土上也需植入木方,頂住槽鋼背后的木方背楞,防止跑模,模板外側(cè)250cm范圍內(nèi)不得有高于模板的木方,確保振動梁向前推進;槽鋼連接處兩側(cè)均需設置木方,內(nèi)側(cè)用沖擊鉆打孔,打孔深度≥10cm,然后插入鋼筋,在鋼筋與槽鋼之間用
木方固定。
4.3.2彎曲段模板支設彎曲段模板根據(jù)弧度大小采用不同支設方法,弧度較小路段將槽鋼彎曲進行支設,弧度較大路段采用槽鋼與木膠板相結(jié)合的支設方法。不論彎曲段模板采用哪種材料,均需在模板兩側(cè)設置固定鋼筋,防止跑模(見圖5)。
4.4結(jié)構(gòu)層、面層攤鋪
結(jié)構(gòu)層混凝土采用自卸式翻斗車進行運輸,運輸?shù)浆F(xiàn)場后,取下覆蓋物人工攤鋪,松鋪系數(shù)為1.3~1.4,然后用平板振動器進行壓實,不能用機器振搗的部位采取人工插搗振實。
面層混凝土運輸?shù)浆F(xiàn)場后先進行人工攤鋪,松鋪系數(shù)為1.05~1.08,模板上需鋪設厚度為3~5mm厚鐵片,確保人工收面后面層混凝土攤鋪厚度,需用振動梁兩次振動壓實并配以人工補料;輥壓后的面層進行人工修整壓實,并設專人控制路面坡度。對于不平整處應人工壓實抹平,麻面較大處應補料后抹平;攤鋪過程中設專人用噴霧器適時給鋼輥噴水,以保持鋼輥表面清潔。
4.5表面處理
為達到表面露骨料效果,修整好的混凝土路面需立即噴涂緩凝劑,天氣炎熱時在噴涂緩凝劑之前要先噴一層水霧以保證緩凝效果,然后覆蓋塑料薄膜和彩條布,相鄰塑料薄膜搭接寬度不得低于10cm,需緊貼石子,覆蓋完畢后不得拖動。冬季施工攤鋪完畢后需在塑料薄膜和彩條布之間加鋪草簾或棉氈,保證水泥水化熱不散發(fā),加快水泥硬化。待混凝土內(nèi)部硬化后,用水槍沖洗石子表面的水泥漿,使骨料顯露出來。沖洗時高壓水槍不能直向沖洗混凝土表面,應在距表面30~50cm側(cè)向沖洗,噴水呈扇形水霧。透水混凝土沖洗完畢后需及時覆蓋養(yǎng)護,養(yǎng)護周期最少為7d,灑水養(yǎng)護至少每天一次(高溫時灑水上下午各一次,低溫時應在中午高溫時灑水一次),灑水后及時覆膜,保證四周密閉壓實。如局部路面不能沖洗干凈,原因可能有3種:①緩凝劑噴涂不到位;②緩凝劑噴涂時間過晚;③塑料薄膜覆蓋不密實。
4.6混凝土縮脹縫處理
路面伸縮縫一般5m一道,縫寬3~8mm;脹縫設為15~20m一道,縫寬20~25mm。伸縮縫和脹縫均采用泡沫棒填充,上面涂填縫膠,脹縫需在填縫膠表面粘石子,以保證視覺效果及行走舒適度。每天攤鋪結(jié)束或攤鋪中斷時間超過30min時,應設置橫向施工縫,其位置應與伸縮縫重合。切縫宜在混凝土強度達到10~15MPa時,一般在路面成型3d后進行。
5結(jié)語
西安大明宮國家遺址公園和2011西安世界園藝博覽會景觀工程對透水混凝土的工作性要求很高。露骨料透水混凝土的制備是施工的第一道工序,配合比、上料計量精度、攪拌時間、氣候條件、骨料材質(zhì)等都對混凝土的性能產(chǎn)生影響。事先根據(jù)工程特點進行配合比設計,并在施工過程中依現(xiàn)場情況適當調(diào)整。
露骨料透水混凝土的現(xiàn)場攤鋪及表面處理與成型路面的厚度、平整度、表面沖洗、視覺效果等關系密切,施工中需對沖洗劑噴刷時間、整平輥的振動時間等關鍵點進行嚴格控制,確保路面沖洗干凈,表面觀感達到預期效果。大明宮國家遺址公園和2011西安世界園藝博覽會景觀工程表面石子天然色澤充分顯露,且透水性良好,與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致。